氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜法測(cè)定食用植物油中197種農(nóng)藥殘留

侯 靖, 陳 丹, 涂鳳琴, 楊 明, 王夢(mèng)穎, 劉夢(mèng)婷

(武漢食品化妝品檢驗(yàn)所, 湖北 武漢 430012)

農(nóng)藥因具有防治病蟲(chóng)害的功效,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。然而,因?yàn)椴缓侠淼氖褂?農(nóng)藥殘留問(wèn)題嚴(yán)重威脅著消費(fèi)者的健康。相比水果蔬菜,植物油中的農(nóng)藥殘留問(wèn)題被關(guān)注的較少,同時(shí)由于基質(zhì)的復(fù)雜性,食用植物油檢測(cè)方法的報(bào)道也較少。

油脂基質(zhì)會(huì)對(duì)農(nóng)藥殘留的分析產(chǎn)生很大干擾[1],同時(shí)會(huì)對(duì)儀器造成污染;部分有機(jī)氯和菊酯類(lèi)農(nóng)藥具有較強(qiáng)的親脂性,難與油脂分離。如何有效去除油脂,并最大程度保證親脂性農(nóng)藥的回收,成為植物油中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的難點(diǎn)。傳統(tǒng)除去油脂的方法有濃硫酸磺化法[2]和凝膠柱色譜凈化法[3,4],濃硫酸磺化法需要使用強(qiáng)酸,不適用于對(duì)酸不穩(wěn)定農(nóng)藥的檢測(cè),另外操作相對(duì)復(fù)雜,產(chǎn)生的廢棄物需要經(jīng)過(guò)處理才能丟棄。凝膠柱色譜凈化法雖然可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,但是凈化時(shí)間較長(zhǎng),且要消耗大量有機(jī)溶液,不符合環(huán)保需求?；|(zhì)固相分散(MSPD)技術(shù)[5]與固相萃取(SPE)技術(shù)也被用于植物油中農(nóng)藥殘留的前處理,其中固相萃取技術(shù)常用的萃取柱有弗羅里硅土柱[6]、C18與乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)串聯(lián)柱[7]、PRiME HLB柱[8]等,近期有文獻(xiàn)[9]報(bào)道使用自行填裝的多壁碳納米管(MWCNTs)柱進(jìn)行茶油中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥檢測(cè),該柱可被重復(fù)利用。QuEChERS方法因?yàn)楹?jiǎn)單快速、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)[10],越來(lái)越受到人們的重視。QuEChERS方法需要針對(duì)基質(zhì)的不同選擇去除干擾物質(zhì)的吸附劑,常見(jiàn)的吸附劑有C18、PSA、GCB,以及近幾年開(kāi)始使用的硅膠鍵合氧化鋯(Z-Sep)及C18與氧化鋯共同鍵合物(Z-Sep+)[11,12]。在實(shí)際檢測(cè)中,可將其中幾種進(jìn)行混合使用,以獲得最佳的凈化效果,如C18和PSA組合[13]、PSA、GCB、C18組合[14]和Z-Sep+、C18[15]組合。

農(nóng)藥殘留檢測(cè)常見(jiàn)的檢測(cè)方法有氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[16]。氣相色譜法通常采用的電子捕獲檢測(cè)器與火焰光度檢測(cè)器的選擇性及抗基質(zhì)干擾能力不如質(zhì)譜,且無(wú)法同時(shí)檢測(cè)有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法可以很好地排除干擾,獲得理想的定量定性準(zhǔn)確度,但是對(duì)于有機(jī)氯、擬除蟲(chóng)菊酯和部分有機(jī)磷農(nóng)藥,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法不能獲得很好的靈敏度。與氣相色譜-質(zhì)譜法相比,近幾年越來(lái)越普及的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法結(jié)合多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式具有更好的排除干擾能力[17]。

近些年農(nóng)藥殘留檢測(cè)越來(lái)越注重檢測(cè)通量,需一次進(jìn)樣對(duì)少則幾十種,多至上百種的農(nóng)藥同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式對(duì)每個(gè)離子對(duì)的監(jiān)測(cè)均需要一定的駐留時(shí)間,監(jiān)測(cè)的化合物越多,總的駐留時(shí)間就越長(zhǎng),最終導(dǎo)致無(wú)法在一個(gè)色譜峰上獲得足夠的采集點(diǎn)數(shù),無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確定量。雖然采取分段采集的方法可以解決這個(gè)問(wèn)題,但過(guò)多的分段無(wú)疑增加了方法建立的難度,并增加了因色譜峰漂移導(dǎo)致沒(méi)有被采集的風(fēng)險(xiǎn)。飛行時(shí)間質(zhì)譜儀采用全掃描的方式獲取精確質(zhì)量信息,其采集速度快,有效避免了上述問(wèn)題,特別適合農(nóng)藥殘留的高通量檢測(cè)[18-20]。

本研究?jī)?yōu)化了提取與凈化方法,并結(jié)合氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù),建立了植物油中197種農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法。本方法前處理簡(jiǎn)便有效,檢測(cè)通量高,且具有較高的靈敏度與準(zhǔn)確性,可以為植物油安全監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

7890B-7250氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國(guó)Agilent公司); Vortex-Genie 2渦旋混勻器(美國(guó)Scientific Industries公司);超聲波清洗器(英國(guó)Prima公司); Allegra X-15R臺(tái)式冷凍離心機(jī)(美國(guó)Beckman公司)。

乙腈(色譜純,德國(guó)Merck公司);甲酸(色譜純,德國(guó)Fluka公司); C18粉末、PSA粉末(中國(guó)CNW公司); Z-Sep粉末(美國(guó)Supelco公司); PRiME HLB柱(3 mL/60 mg,美國(guó)Waters公司);混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(質(zhì)量濃度為100 mg/L)購(gòu)于美國(guó)O2Si公司,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)購(gòu)于德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司?；ㄉ?、橄欖油、大豆油、菜籽油與芝麻油購(gòu)于武漢市場(chǎng)。

1.2 樣品前處理

提取:準(zhǔn)確稱(chēng)取2 g植物油樣品,加入10.0 mL乙腈,渦旋混合1 min,超聲提取30 min,提取液于-20 ℃放置2 h,以4 000 r/min離心10 min,取乙腈層,待凈化。

凈化:將1.0 mL上述待凈化液加入含50 mg C18和50 mg PSA粉末的離心管中,渦旋1 min,以4 000 r/min離心5 min,取上層清液過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜,待上機(jī)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用乙腈配制成質(zhì)量濃度為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液,并與1.1節(jié)所述購(gòu)買(mǎi)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液混合,用乙腈稀釋得到質(zhì)量濃度為5 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。

混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液用經(jīng)1.2節(jié)處理的空白植物油待測(cè)液稀釋,配制成質(zhì)量濃度為2、5、10、20、50、100和200 ng/mL的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 分析條件

1.4.1色譜條件

色譜柱:HP-5MS UI柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度:300 ℃,進(jìn)樣模式:不分流進(jìn)樣;載氣:氦氣(純度>99.999%);載氣流速:1.2 mL/min;升溫程序:初始溫度60 ℃，保持1min,以40 ℃/min升溫至170 ℃,再以10 ℃/min升溫至310 ℃,保持3 min。進(jìn)樣量:1 μL。

1.4.2質(zhì)譜條件

電離模式:電子轟擊(EI)源;離子源溫度:300 ℃;傳輸線(xiàn)溫度:300 ℃;電離電壓:70 eV;檢測(cè)模式:全掃描(m/z50～500)。

1.4.3數(shù)據(jù)處理

采用儀器自帶MassHunter軟件進(jìn)行處理,每個(gè)化合物選擇一個(gè)響應(yīng)較好且無(wú)明顯干擾的離子用于定量,再選擇兩個(gè)離子用于定性,選擇的定量與定性離子見(jiàn)表1。定性與定量離子的精確質(zhì)量數(shù)偏差范圍設(shè)置為±5×10-5(50 ppm),化合物保留時(shí)間偏差范圍設(shè)置為±0.1 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

弱極性HP-5毛細(xì)管柱與中等級(jí)性的HP-1701毛細(xì)管柱是農(nóng)藥殘留分析中最普遍使用的兩種色譜柱。HP-1701毛細(xì)管柱對(duì)較強(qiáng)極性的有機(jī)磷化合物分離效果較好,但因其最高使用溫度較低,不適用于部分高沸點(diǎn)菊酯類(lèi)及唑類(lèi)農(nóng)藥的分析。HP-5毛細(xì)管柱在分析極性較強(qiáng)化合物時(shí)易出現(xiàn)拖尾情況,故選擇具有超高惰性的HP-5MS UI毛細(xì)管柱,以減少拖尾的發(fā)生。經(jīng)過(guò)優(yōu)化,確定了1.4.1節(jié)所述色譜條件,該條件下197種農(nóng)藥分析時(shí)間短,峰形較好,10 ng/mL基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液提取離子色譜圖見(jiàn)圖1。

圖 1 197種農(nóng)藥(10 ng/mL)基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的提取離子色譜圖Fig. 1 Extract ion chromatograms of the 197 pesticides (10 ng/mL) in matrix standard solution

2.2 前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.2.1提取條件的選擇

植物油基質(zhì)主要干擾物質(zhì)為甘油三酯,選擇不與甘油三酯互溶的有機(jī)試劑,可以簡(jiǎn)化后續(xù)處理步驟。乙腈在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中應(yīng)用廣泛,考慮到部分農(nóng)藥可能對(duì)pH值敏感,同時(shí)考察了用含1%甲酸的乙腈提取的情況。為了避免基質(zhì)效應(yīng)的影響,各組均采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明,采用乙腈與含1%甲酸的乙腈提取時(shí),197種農(nóng)藥的回收率分布差異不大;乙腈提取情況下回收率小于50%的農(nóng)藥數(shù)量更少一些(見(jiàn)圖2),同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室前期[21]積累的數(shù)據(jù),乙腈提取液在-20 ℃下冷凍2 h后離心,可以在一定程度上除去脂類(lèi)干擾物。故最終選擇使用乙腈進(jìn)行提取。

圖 2 不同提取溶劑提取時(shí)197種農(nóng)藥的回收率分布Fig. 2 Distribution of recoveries of the 197 pesticides extracted by different extraction solvents

2.2.2凈化方式的選擇

對(duì)于冷凍除脂后的樣品,考察了PRiME HLB柱(3 mL/60 mg),以及參照AOAC 2007.01方法中適用于含脂肪果蔬的50 mg C18+50 mg PSA粉末和50 mg C18+50 mg Z-Sep粉末作為凈化劑進(jìn)行凈化的效果。其中,PRiME HLB柱無(wú)需活化,直接取待凈化液加入PRiME HLB柱中,收集流出液。在選定的儀器條件下,采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量分析,比較不同凈化劑凈化后的回收率情況。結(jié)果表明,采用50 mg C18+50 mg PSA粉末凈化時(shí),回收率為70%～120%的農(nóng)藥數(shù)量最多,同時(shí)回收率小于50%的農(nóng)藥數(shù)量最少(見(jiàn)圖3)。故選擇采用50 mg C18+50 mg PSA粉末進(jìn)行凈化。

圖 3 不同凈化材料凈化時(shí)197種農(nóng)藥的回收率分布Fig. 3 Distribution of recoveries of the 197 pesticides purified by different purification materials

2.3 基質(zhì)效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)對(duì)197種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)(基質(zhì)效應(yīng)=基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)/溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng))進(jìn)行了考察,93%的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)大于1.2,表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng);3%的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)小于0.8,表現(xiàn)為基質(zhì)減弱效應(yīng);只有4%的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)在0.8～1.2之間,表現(xiàn)為較弱的基質(zhì)效應(yīng)。故采用空白基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的方式進(jìn)行定量。

2.4 方法學(xué)考察

稱(chēng)取2 g空白植物油樣品,添加一定濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,制備不同濃度的加標(biāo)樣品。對(duì)加標(biāo)樣品進(jìn)行檢測(cè),以3倍信噪比作為檢出限、10倍信噪比作為定量限,發(fā)現(xiàn)197種農(nóng)藥中有174種農(nóng)藥定量限可以達(dá)到0.01 mg/kg,占總數(shù)量的88%; 15種農(nóng)藥的定量限為0.025 mg/kg, 7種農(nóng)藥的定量限為0.05 mg/kg,僅特丁津的定量限為0.1 mg/kg。

聯(lián)苯在2～100 μg/L范圍內(nèi),其余農(nóng)藥在定量限～200 μg/L范圍內(nèi),其各自質(zhì)量濃度與對(duì)應(yīng)的峰面積均呈良好的線(xiàn)性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)大于0.99。

我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763-2019規(guī)定了54種農(nóng)藥在不同種類(lèi)植物油中共計(jì)84項(xiàng)殘留與再殘留限量,其中46項(xiàng)限量在0.1～1 mg/kg范圍內(nèi),同時(shí)考慮各農(nóng)藥定量限情況,選擇0.1、0.25和0.5 mg/kg 3個(gè)水平進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),考察197種農(nóng)藥的準(zhǔn)確度與精密度。3個(gè)水平下,回收率為70%～120%的農(nóng)藥占總數(shù)的79%以上,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%的農(nóng)藥占總數(shù)的94%以上,說(shuō)明方法整體準(zhǔn)確度與精密度良好,結(jié)果見(jiàn)表1。

2.5 實(shí)際樣品檢測(cè)

實(shí)驗(yàn)對(duì)23份市售植物油樣品進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果在12份樣品中檢出13種農(nóng)藥。其中,6份花生油樣品中均檢出毒死蜱,含量為0.021～0.176 mg/kg; 1份四級(jí)菜籽油樣品中檢出聯(lián)苯菊酯、溴螨酯、乙酯殺螨醇、甲氰菊酯、噁草酮、氯菊酯和吡螨胺7種農(nóng)藥,詳細(xì)檢出情況見(jiàn)表2。

與我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763-2019比較,上述檢出農(nóng)藥均未超過(guò)規(guī)定的最大殘留限量值,或暫未制定對(duì)應(yīng)的最大殘留限量值。

3 結(jié)論

本方法優(yōu)化了適用于食用植物油基質(zhì)的提取和凈化條件,結(jié)合氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)建立了食用植物油中197種農(nóng)藥殘留的測(cè)定方法。該方法利用飛行時(shí)間質(zhì)譜的高質(zhì)量分辨率特點(diǎn),可以在保證靈敏度的基礎(chǔ)上大大提高檢測(cè)通量,簡(jiǎn)化前處理步驟,對(duì)于大部分農(nóng)藥殘留定量限達(dá)到0.01 mg/kg,同時(shí)方法準(zhǔn)確度及精密度良好,滿(mǎn)足食用植物油中農(nóng)藥殘留高通量檢測(cè)的要求。